全方位溫度和壓力的衛(wèi)生測量

在食品和醫(yī)藥工業(yè)中，伴隨著不斷提高的質(zhì)量要求，壓力和溫度的衛(wèi)生測量在數(shù)據(jù)采集方面變得越來越重要。與此同時(shí)，大量經(jīng)受考驗(yàn)并可信賴的探頭和變送器開始進(jìn)入市場。

人們經(jīng)常要測量氣體、液體和粘稠介質(zhì)中的壓力和溫度，與此相關(guān)的不僅僅是所生產(chǎn)產(chǎn)品介質(zhì)本身，還包括必要的過程介質(zhì)及清洗介質(zhì)，比如說蒸汽、洗滌劑等。在不同應(yīng)用中測量點(diǎn)的要求也是多種多樣的。

現(xiàn)在，在很多領(lǐng)域中都使用CIP設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)清洗，傳感器過程連接的設(shè)計(jì)也必須使連接處及通道處的產(chǎn)品剩余物、微生物等殘余物能通過清潔劑及消毒劑徹底清除。在工業(yè)中相應(yīng)也開發(fā)出多種多樣無死角的過程連接。

更加靈活的新轉(zhuǎn)接頭系統(tǒng)

一些設(shè)備生產(chǎn)商必須使用相對更多的過程連接系統(tǒng)，從而更優(yōu)化地滿足不同的最終用戶要求。作為通常固定焊接過程連接的替代選擇，又開發(fā)了通用的轉(zhuǎn)接系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)接系統(tǒng)被稱為PEKA。這一系統(tǒng)免除了設(shè)備制造者對與過程連接無關(guān)的變送器的選擇和儲(chǔ)備，它們可以在任何時(shí)候快速地自由安裝，同樣也還減少了庫存費(fèi)用并縮短了供貨時(shí)間。

對壓力傳感器來說，常使用壓阻式或者陶瓷電容式傳感元件。和溫度探頭相似，壓阻式傳感元件的應(yīng)用可保證所有過程接觸部分由不銹鋼組成。這種傳感元件內(nèi)部是充油系統(tǒng)，所充的油同樣也可以用與食品油相似的填充油替代。這樣一來，就保證了在傳感元件損壞的情況下，不至于浪費(fèi)掉整個(gè)一批生產(chǎn)產(chǎn)品。不用說，在市場上有很多FDA規(guī)格的填充油可供使用。

同樣也可以使用不含填充油的傳感元件，這種傳感器表面用的是陶瓷（Al2O3），連接處需要密封圈，常用的密封圈由FKM或者PTFE組成。由于接觸部分使用了陶瓷/密封圈/不銹鋼幾種材料，在這種情況下過程連接無死角的結(jié)構(gòu)就不如壓阻元件效果好。

Pt熱電阻確保應(yīng)用

對于溫度的采集和處理來說，Pt熱電阻(Pt100, Pt500或者Pt1000)有相應(yīng)的突出特性。優(yōu)點(diǎn)是其電子特性的高兼容性和良好的重復(fù)性，在標(biāo)準(zhǔn)DIN EN60751中有電阻及允許偏差與溫度的對應(yīng)關(guān)系，從而可以在任何時(shí)候進(jìn)行替換。

和溫度對應(yīng)的最大邊界偏差在DIN標(biāo)準(zhǔn)里面定義為公差A(yù)級和B級，在食品和醫(yī)藥行業(yè)中使用精度高的探頭A級。

對于必要的電子元件，按照規(guī)定使用高質(zhì)量的不銹鋼接線盒，防護(hù)等級為IP67。還可根據(jù)測量任務(wù)在3線制系統(tǒng)中裝置1個(gè)或2個(gè)測量回路，熱電阻在這種結(jié)構(gòu)形式中通常適用50℃～250℃。

對于較長的傳輸距離來說，熱電阻使用變送器把電阻值轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)信號，在大多數(shù)情況下使用模擬輸出變送器，它的溫度線性輸出有0mA～20mA、4mA～20mA和0 V～10V。

生產(chǎn)商的新產(chǎn)品應(yīng)能滿足行業(yè)高標(biāo)準(zhǔn)要求及必要的一體化特性，熱電阻的變送器Dtrans T100固定集成在一個(gè)很小的圓柱形接線頭里，測量范圍及對運(yùn)行中必要的或優(yōu)化的參數(shù)可以通過一個(gè)安裝程序進(jìn)行組態(tài)設(shè)置，輸出信號有4mA～20mA或者相反20mA～4mA的溫度線性可供選擇。高溫帶保護(hù)管型號可以測量到260℃，標(biāo)準(zhǔn)無保護(hù)管的可適用-50℃～200℃，該熱電阻有EHEDG證書，非常適用于食品及醫(yī)藥工業(yè)。

相對溫度測量儀器來說，現(xiàn)代的壓力測量儀器始終是傳感器和變送器一體集成，從而滿足了常用的0mbar～100mbar到0bar～25bar測量范圍，所允許的介質(zhì)溫度在標(biāo)準(zhǔn)情況下可從-30℃～120℃。對于CIP設(shè)備和殺菌過程，還有能達(dá)到介質(zhì)溫度200℃的衛(wèi)生型過程連接可供使用。

壓力變送器的精度，理論上可以通過線性度和溫度影響確定，其值對模擬輸出和數(shù)字輸出是不同的，線性度對模擬信號來說≤0.2%~1.0%；對數(shù)字信號來說≤0.1%。典型的溫度影響對模擬信號來說0.02%/K，對數(shù)字信號來說0.005%/K。對電氣連接，根據(jù)防護(hù)等級的不同有不同的解決方案可供使用，對IP65來說根據(jù)DIN EN 175301的接線盒已經(jīng)夠了，對IP67來說要使用固定電纜或M12圓形連接頭方式。

對使用者
*在食品和醫(yī)藥工業(yè)中，為了生產(chǎn)出同等高質(zhì)量的產(chǎn)品，選擇正確的溫度和壓力傳感器是非常重要的。

*從技術(shù)角度來說，現(xiàn)在可以解決所有測量任務(wù)。

*為了實(shí)現(xiàn)食品醫(yī)藥行業(yè)的高標(biāo)準(zhǔn)和要求，設(shè)備生產(chǎn)廠需要相應(yīng)的資歷認(rèn)證系統(tǒng)，如EHEDG或FDA。

*在選擇儀器的同時(shí)還要考慮其它方面，比如價(jià)格和使用壽命等。

趨勢：數(shù)字化

很多通過PLC或者工業(yè)電腦控制的設(shè)備，都使用數(shù)字總線用于信號傳遞。這樣一來，測量輸出信號就不能是標(biāo)準(zhǔn)模擬信號了，而必須是可直接輸入總線系統(tǒng)的數(shù)字信號。為了滿足這一要求，開發(fā)了帶CANopen接口的變送器，進(jìn)而減少了每個(gè)從模擬儀器到電控柜的連接電纜。更大的價(jià)格優(yōu)勢是節(jié)省了電控柜中的模擬I/O模塊，也就是模擬控制輸入。除了直接節(jié)省費(fèi)用外，使用者還可享受其它的優(yōu)點(diǎn)，如數(shù)字傳感器的非中央智能功能，這一功能使整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)變得更簡單。在測量值出錯(cuò)時(shí)（由于電磁干擾）或系統(tǒng)意外中斷方面，數(shù)字傳感器和數(shù)字信號傳遞保護(hù)功能也優(yōu)于模擬系統(tǒng)，這并不是它的最后一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)還有很多……